Регулятор давления газа

(72) Автор изобретения

Э. И. Савин (7! ) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в различных отраслях промышленности и транспорта для понижения давления газа и. поддержания seличины пониженного давления с высокой точностью.

Известен регулятор давления, в корпусе которого установлены два подпружиненных навстречу друг другу чувствительных элемента, выполненных в виде поршней, на одном из которых выполнено седло дросселйрующего клапана (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, регулирующий орган, выполненный в виде полого поршня с седлом, в котором расположен дросселлирующий клапан, связанный штоком с чувствительным элементом .

Точность работы известных регуляторов их чувствительность определяются суммарной плошадью торцовых поверхностей поршня регулирующего органа и чувствительного элемента, обращенных к полости выходного канала.

Увеличение точности и чувствительности за счет увеличения размеров поршней небезгранично, так как при этом заметно увеличиваются габаритные размеры, что обусловливают снижение точности работы и чувствительности известных регуляторов и является их недостатком.

Увеличение таким способом точностых характеристик известных устройств приводит к черезмерному повышению их габаритов, что также является их недостатком, так как служит препятствием широкого применения.

Цель изобретения — повышение точности регулятора давления газа.

Указанная цель достигается тем, что в ре15 гуляторе давление газа, содержащем корпус с входным и выходным каналами, в котором установлен регулирующий орган, выполненный в виде подпружиненного полого поршня, во внутренней полости которого выполне20 но седло дросселирующего клапана, связанно

ro штоком с чувствительным элементом, дросселирующий клапан выполнен в виде двухступенчатого поршня, надпоршневая полость боль87

5352

20

50

55 шей ступени которого сообщена с полостью выходного канала, а полость между ступенями двухступенчатого поршня сообщена с ат-:

-мосферой.

При таком выполнении регулятора поршень регулирующего органа и чувствительный элемент подвергаются воздействию пониженного давления не только со стороны выходной по(лости (полости выходного канала), но и со стороны надпоршневой полости дросселирую щего клапана. В этом случае эффективная площадь порцшя регулирующего органа увеличивается на площадь (круга) большей ступени поршня дросселирующего клапана, а эффективная площадь чувствительного элемента увеличивается на величину площади кольца, ограниченного уплотняющей кромкой седла и большей ступени дросселирующего клапана. Последнее обусловлено тем, что сила давления газа надпоршневой полости дросселируюшего клапана стремится опустить последний вниз и через шток с такой же силой действует на чувствительный элемент, увеличивая его эффективную площадь. Увеличенная эффективная суммарная площадь чувствительных элементов (практически эта площадь увеличилась почти в два раза) обусловливает значительное увеличение точности работы регулятора. При этом диаметры поршней регулирующего органа и чувствительного элемента остались без изменения, т.е, габариты не изменились. При выполнении предложенного регулятора с одинаковой с известным регулятором эффективной площадью чувствительных элементов достигается почти двухкратное уменьшение поперечных размеров устройства.

Увеличение эффективной площади чувствительных элементов обусловливает также повышение точности регулятора, так как одинаковое (единичное) с известным регулятором перемещение дросселирующего клапана над седлом достигается в предложении при меньшем изменении выходного давления.

На чертеже схематично представлен регулятор давления газа.

Регулятор давления газа содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, регулирующий орган, выполненный в виде полого поршня 4 с седлом 5 нагруженного посредством тарелки 6 и винта 7 пружиной 8.

В полом поршне регулирующего органа расположен дросселирующий клапан 9, связанный штоком 10 с чувствительным элементом ll, нагруженным посредством опорной тарелки

12 и винта 13 пружиной 14. Дросселирующий клапан 9 выполнен в виде двухступенчатого поршня, иадпоршневая полость 15 большей ступени которого каналами 16 сообщена

4 с полостью выходного канала 3 (выходной полостью редуктора). Полость 17, между ступенями двухступенчатого поршня сообщена каналами 18 в полом поршне и каналами 19 в корпусе с атмосферой.

На наружной поверхности полого поршня

4 между его уплотнительными манжетами 20 и 21 выполнена кольцевая проточка 22, сообщенная с одной стороны со входным каналом 2, а с другой стороны каналами 23 с входной полостью 24 седла 5. Корпус 1 закрыт стаканами 25 и 26. Полость 27, ограниченная поршнем 4, чувствительным элементом

11 и корпусом 1 является выходной полостью (полостью низкого давления) и сообщена с выходным каналом 3, чувствительный элемент

11 может быть поршневым, мембранным нли сил ьфонным.

Регулятор давления газа работает следующим образом.

В исходном положении пружины 8 и 14 сжаты соответственно винтами 7 и 13 через тарелки 6 и 12. Поршень 4 максимально опущен вниз (до упора в корпусе), а чувствительный элемент 11 максимально поднят вверх. Дросселируюшик клапан 9 чувствительным элементом 11 через шток 10 максимально поднят над седлом 5 и образует максимальное проходное сечение.

Газ высокого давления подается по входному каналу 2 через проточку 22 и каналы

23 в полость 24. В проходном сечении между дросселирующим клапаном 9 и седлом 5 происходит дросселирование газа, его давление понижается. Газ пониженного давления поступает в выходную полость 27. Одновременно газ пониженного давления через каналы 16 поступает в полость 15. Давление газа в полостях 15 и 27 повышается, сила его воздействия на поршень 4 и чувствительный элемент 11 увеличивается, последние расходятся (удаляются друг от друга), сжимая пружины 8 и 14. При этом щель между клапаном

9 и седлом 5 уменьшается. Если выход из регулятора закрыт, то при определенном давлении в полостях 27 и 15, называемом давлением настройки в "статике *, клапан 9 сядет на седло 5, перекрыв его канал.

При отборе газа в объем за регулятором выходное давление (в полостях 27 и 15) и сила его воздействия на поршень 4 и чувствительный элемент l l,снижаются. Это приводит к опусканию вниз поршня 4 и подъему вверх чувствительного элемента 11 под действием пружин 8 и 14 соответственно. Это обусловливает открытие клапана 9 и дросселирование газа в образовавшейся щели между

:лапаном и седлом. Давление в полостях 27 и 15 снова повышается, и при некотором

875352 го

его значении между силами, действующими . на подвижную систему регулятора, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа. Если расход газа изменяют, то новое равновесие наступает при друтой величине дросселирую- . щей щели.

Воздействие выходного давления на чувствительный элемент 11 и поршень 4 происходит не только со стороны полости 27, но и со стороны полости IS. Сила выходного давления на поршень 4 со стороны полости 15 направлена вверх, складывается с силой давления со стороны полости 27, что увеличивает эффективную площадь поршня 4 по выходному (низкому) давлению регулятора. Это обусловлено тем, что полость 17 сообщена с атмосферой и в этой полости нет пружины.

Величина дополнительного увеличения эффективной площади поршня 4 составляет площадь, равную площади круга, охватываемую большей ступенью (его уплотнительной манжетой) клапана 9. На эту площадь в предложенном регуляторе увеличина (по сравнению с известными) эффективная площадь поршня 4.

Давление газа в полости 15 стремится опустить клапан 9 вниз. Сила, перемещающая дросселируюшей клапан 9 вниз, равна силе выходного давления на кольцо, наружный диаметр которого равен диаметру уплотнительного пояска (манжеты) большей ступени клапана 9 (диаметр полости 15), а внутренний диаметр равен диаметру седла 5. Эта сила через шток 10 передается чувствительному элементу 11 и складывается с силой давления на последней со стороны полости 27.

Чувствительный элемент уравновешивает силу давления не только в полости 27, ио и силу давления на клапан 9 в полости 15. Это обусловливает увеличение эффективной площади чувствительного элемента на величину площади отмеченного выше кольца.

Так как диаметры поршня 4, чувствительного элемента 11 и большей ступени дросселирующего клапана 9 близки друг к другу (соизмеримы), то суммарная эффективная площадь чувствительных элементов предлагаемого регупятора почти в два раза больше соответствующих величин известного регулятора. Это обусловливает заметное повышение точности работы регулятора (его чувствительности), так как его чувствительные элемен. ты реагируют на значительно меньшее изменение пониженного давления.

При выполнении регулятора с одинаковой с известным регулятором площадью чувстви. тельных элементов достигается значительное уменьшение поперечных размеров устройства.

Формула изобретения

Регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, в котором установлен регулирующий орган, выполненный в виде подпружиненного полого поршня, во внутренней полости которого выполнено седло дросселирующего клапана, связанного штоком с чувствительным элементом, о т л ича ю шийся тем,что,с целью повышения точности регулятора, в нем дросселизо рующий клапан выполнен в виде двухступенчатого поршня, надпоршневая полость большей ступени которого сообщена с полостью между ступенями двухступенчатого поршня сообщена с атмосферой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство по заявке

М 2603280/18-24, кл. G 05 0 16/10, 1978 (прототнп).